Corrigé d’un sujet d’oral en Physique-Chimie

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(comme près des planètes). Le pendule de Newton était suffisamment précis pour son époque, car la plupart des gens n'auraient pas pu mesurer quelque chose de mieux que ce qu'il a fait sans que la technologie moderne n'ait encore été inventée, mais il était encore imprécis par rapport aux normes d'aujourd'hui, car nous savons maintenant que l'accélération en chute libre n'est pas exactement de 9,8 m/s2 à chaque endroit sur Terre." 2 1798 Il est bien connu que la gravité est la force qui maintient vos pieds sur le sol, mais elle joue également un rôle important dans la prévision des marées, entre autres choses. Néanmoins, la nature mystérieuse de gravité et les calculs compliqués des forces gravitationnelles posaient de gros problèmes aux scientifiques avant Newton. En fait, un scientifique du nom de Lambert a inventé une loi des cosinus pour calculer les distances entre les objets dans l'espace afin de pouvoir déterminer la distance entre les planètes et la Terre et prévoir leurs orbites. Il a également découvert que ces calculs fonctionnaient même s'il ne disposait pas d'une valeur exacte pour la force gravitationnelle, ce qui montre à quel point il devait être difficile de comprendre quelque chose comme la mécanique newtonienne avant qu'Isaac Newton n'arrive avec ses célèbres lois ! Lagrange était un autre scientifique impliqué dans la mesure de l'intensité de la gravité au fil du temps; il a élaboré des théories sur le déplacement des planètes autour de notre soleil en se basant sur ce qui se passerait s'il n'y avait pas d'autres corps à proximité. Je ne sais pas exactement quand Lambert est mort, mais on pourrait peut-être le mentionner ici puisque nous parlons de personnes qui ont aussi étudié ce genre de choses? 3 1838 Cette année, le physicien et chimiste anglais Michael Faraday a commencé à étudier la gravité. Il a inventé le gravimètre, qui est un instrument permettant de mesurer la force de gravité. Il se base sur la longueur du pendule et l'accélération linéaire de la Terre. Cet appareil était utilisé pour mesurer la gravité dans les grottes et les mines. 4 1895 En 1895, Lorand Eotvos et son assistant, Jozsef Fekete, ont inventé la balance à ressort de torsion pour mesurer l'attraction gravitationnelle d'une sphère de plomb sur la terre. Pour ce faire, ils ont suspendu une sphère de plomb massive à un fil de quartz fin attaché à un électroaimant. Lorsqu'un courant est appliqué à l'aimant, il produit un champ magnétique qui s'oppose à la gravité sur la sphère de plomb et leur permet de la suspendre dans l'air sans la toucher. Ils ont ensuite retiré le courant et mesuré le temps nécessaire à la gravité pour faire descendre la sphère jusqu'à ce que son poids fasse tourner le fil de quartz de 90 degrés. Ils ont obtenu une valeur de 6,5 x 105 cm/sec² ou65gals (cequiquivaut651m/s2).Cettevaleuratmodi fieplustarden 1909po 5 1901 Au 20e siècle, les gravimètres ont été utilisés pour 1 Calculer la masse de la Terre. Déterminer la densité du noyau terrestre. Depuis, les gravimètres ont été utilisés pour mesurer les variations de la gravité dans les études géophysiques et dans l'exploration pétrolière et minière. Les gravimètres ont également été utilisés comme des accéléromètres sensibles pour détecter et cartographier les caractéristiques du sous-sol telles que les tunnels enterrés, les cavités ou les dolines. Ils ont également été adaptés pour être utilisés dans les systèmes de navigation inertielle des sous-marins, des navires et des avions. 6 1955 En 1955, la méthode de mesure de la gravité à l'aide de gravimètres supraconducteurs a été introduite. Cet appareil fonctionne selon le principe qu'un changement de gravité entraîne un changement de taille d'un objet refroidi à un niveau proche du zéro absolu ("Superconducting Gravimeter (Superconducti- vity)"). Le gravimètre supraconducteur a été présenté pour la première fois par Smetana en 1954 à l'université de Purdue. Puis, en 1956, il a présenté ses résultats lors de la réunion de l'assemblée générale de l'Union internationale de géodésie et de géophysique, ce qui a conduit d'autres personnes à développer leurs propres modèles pour cet appareil (Maggi et al.). Le modèle de travail de ce gravimètre a été inventé au National Bureau of Standards pendant la Seconde Guerre mondiale. Le gravimètre supraconducteur offre une précision et une stabilité accrues par rapport aux autres types de gravimètres tels que les capteurs à ressort ("Superconducting Gravimeters"). 7 1972 Un satellite en orbite peut mesurer le champ de gravité de la Terre, sans les effets météorologiques et océaniques qui affectent les mesures effectuées en surface. La première tentative réussie a été menée par le gravimètre de bord allemand Pioneer IV en 1957. La première utilisation d'un gravimètre supraconducteur a eu lieu sur les satellites français du CNES, Eole et Osiris, de 1966 à 1972, qui ont volé à une altitude de 600 km. La première utilisation d'un accéléromètre à cristal de quartz a eu lieu sur le satellite Seasat de la NASA de 1978 à 1981. Il a volé à une altitude de 800 km, mais en raison de problèmes de bruit électronique, seules environ 200 000 mesures de gravité ont été obtenues au lieu des 2 millions prévues. La première utilisation d'une bobine de niobium supraconductrice a eu lieu sur la mission GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) de la NASA, lancée en 2002, avec des satellites jumeaux volant en formation à des altitudes comprises entre 400 et 500 km. 8 1976 Vous serez peut-être surpris d'apprendre que l'une des méthodes les plus précises pour mesurer la gravité a été mise au point en 1976. Des chercheurs de l'université de Stanford ont mis au point un gravimètre très précis qui utilise une bobine de niobium supraconductrice et un bain d'hélium liquide. La température est maintenue constante, et il peut être utilisé sur une longue période. Cet outil permet aux physiciens de mesurer facilement les petits changements de gravité à la surface de la Terre, ce qui pourrait éventuellement permettre de détecter les changements causés par des tremblements de terre ou des éruptions volcaniques. 9 1979 1987 Pour mesurer la gravité, cet instrument utilise une bobine de niobium supraconductrice et une petite masse pour détecter les changements de la valeur de la gravité. Au repos, la bobine est lévitée par son propre champ magnétique. Lorsque vous déplacez le gravimètre sur le sol, toute variation de la gravité induit une force dans la bobine qui la fait monter ou descendre. La position de la masse par rapport à la bobine change en fonction de l'intensité de la force et nous permet d'estimer la variation de la gravité. 2 10 : À retenir Les instruments de gravité ont évolué, passant de simples pendules à des mélanges complexes d'horloges ato- miques, de lasers et de bobines de niobium supraconductrices isolées en température Aujourd'hui, nous disposons de mesures précises et exactes de la gravité qui peuvent être utilisées dans de nombreux domaines. Nous n'avons même pas besoin de nous déplacer pour mesurer l'intensité de la gravité - elle peut être mesurée dans le confort de nos maisons. Pour résumer, passons en revue : Les instruments de mesure de la gravité ont évolué, passant de simples pendules à des mélanges com- plexes d'horloges atomiques, de lasers et de bobines de niobium supraconductrices isolées thermiquement. Les premiers instruments ne pouvaient mesurer que la gravité locale; les instruments modernes peuvent mesurer la gravité sur toute la surface de la Terre. Les instruments modernes sont plus précis et exacts que les instruments précédents. Les instruments modernes peuvent mesurer la direction de la gravité, ce qui aide les physiciens à comprendre comment la masse est distribuée sur différentes parties de la surface de la Terre. 3